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Cell:挑战常规!细胞膜并不类似于液体,其实更类似于半固体

来源:本站原创 2018-11-11 17:23

2018年11月11日/生物谷BIOON/---长期以来,科学家们一直认为,细胞膜的作用类似于粘性的液体,这意味着构成它的脂质分子被卡在细胞膜的平面上,但是在这个平面内,这些分子能够四处移动。人们已开展了一些实验,在这些实验中,对位于膜中的跨膜蛋白进行标记,并且能够观察到它们四处扩散,不过这些实验通常是利用“合成(synthetic)”膜开展的。鉴于细胞膜类似于液体,如果拉扯它的一侧,它就会流动,直到张力再次保持平衡。人们认为这种张力扩散是非常快的,而且这可能是细胞从细胞膜的一部分向它的另一部分发送信号的一种方式。不过,尽管很多研究已提出细胞膜以这种方式发挥作用,但是很少有实验证据来支持这一点。

在一项新的研究中,美国哈佛大学化学与化学生物学教授Adam Cohen、Cohen实验室博士后研究员Zheng Shi及其团队推翻了关于细胞膜的液体性质及其对张力作出反应的方式的常规观点,发现细胞膜实际上更接近于像吉露果子冻(Jell-O)这样的半固体。相关研究结果于2018年11月1日在线发表在Cell期刊上,论文标题为“Cell Membranes Resist Flow”。
图片来自Cell, doi:10.1016/j.cell.2018.09.054。

这些研究人员开展了一个非常简单的实验,在这个实验里,他们在机械执行器(mechanical actuators)上设置两个探头。他们在细胞膜的两个地方上用力拉动细胞膜,测量了张力,没有观察到任何张力耦合。因此,他们按照他们想要的方式拉动细胞膜的一端,然而细胞膜的另一端没有任何反应。随后,他们让细胞膜与细胞的其他部分分离开来,利用这种游离的细胞膜做了同样的实验,结果他们观察到完美的张力耦合。这意味着相比于与细胞的其他部分保持在一起的细胞膜,与细胞其他部分分离开来的细胞膜存在着显著的不同。

这些研究人员猜测一个根本区别在于在活细胞中,位于细胞膜上的蛋白附着到细胞骨架上。因此,这些蛋白不会四处移动,而且每个蛋白就像是一个不动的屏障,因此任何流动都必须绕过它们。

这些研究人员估计这些蛋白占细胞膜的20%,这足以对细胞膜的工作方式产生深远的影响。(生物谷 Bioon.com)

参考资料:

Zheng Shi, Zachary T. Graber, Tobias Baumgart et al. Cell Membranes Resist Flow. Cell, Published Online: 01 November 2018, doi:10.1016/j.cell.2018.09.054.

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